CN115407490A - 一种光学成像镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光学成像镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜，所述第一透镜具负屈光度，所述第二透镜具正屈光度，所述第三透镜具正屈光度，所述第四透镜具负屈光度，所述第五透镜具负屈光度，所述第六透镜具正屈光度，该镜头满足：1.8<ALT/(CT1+CT2)<2.2，其中，ALT为所述第一透镜至第六透镜在光轴上的镜片厚度总和，CT1、CT2分别为所述第一透镜、第二透镜在光轴上的镜片厚度。本发明光学成像镜头采用玻塑混合设计，温漂小；镜头整体体积小，使用方便；镜头的视场角HFOV＝115°，具有较好的成像视野；镜头的通光大，F/NO≤1.7，有更好的成像质量。

Description

一种光学成像镜头
技术领域
本发明涉及光学镜头技术领域，具体而言，涉及一种光学成像镜头。
背景技术
随着科学技术的不断进步以及社会的不断发展，近年来，光学成像镜头也得到了迅猛发展，被广泛应用在智能手机、平板电脑、视频会议、车载监控、安防监控等各个领域，因此，对光学成像镜头的要求也越来越高。
现有车载监控的镜头主要存在以下缺陷：镜片过多，镜头TTL过大、体积大，使得镜头整体成本过高，且安装使用具有局限性；镜头温漂量大，当温度扰动过大时，影响成像质量；镜头视场角小，成像范围有限；通光小，使得进光量太小，影响成像效果。
鉴于此，本申请发明人发明了一种光学成像镜头。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镜头体积小、温漂小、通光大的光学成像镜头。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种光学成像镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜，所述第一透镜至第六透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；
所述第一透镜具负屈光度，且第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
所述第二透镜具正屈光度，且第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
所述第三透镜具正屈光度，且第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
所述第四透镜具负屈光度，且第四透镜的物侧面的近光轴处为凹面，像侧面的近光轴处为凸面；
所述第五透镜具负屈光度，且第五透镜的物侧面的近光轴处为凹面，像侧面的近光轴处为凸面；
所述第六透镜具正屈光度，且第六透镜的物侧面的近光轴处为凸面，像侧面的近光轴处为凸面；
该镜头满足：1.8<ALT/(CT1+CT2)<2.2，其中，ALT为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜在光轴上的镜片厚度总和，CT1、CT2分别为所述第一透镜、第二透镜在光轴上的镜片厚度。
进一步地，该镜头满足：3<TTL/f<4.5，其中，TTL为镜头的光学总长，f为镜头的整体焦距。
进一步地，该镜头满足：2.5<|f1|<3.5，10<|f2|<35，1.6<|f3|<1.8，3<|f4|<6，6<|f5|<25，1<|f6|<2，其中，f1、f2、f3、f4、f5、f6分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的焦距。
进一步地，该镜头满足：1.5<|f1/f|<2.5，5<|f2/f|<25，1<|f3/f|<1.5，2<|f4/f|<4，4<|f5/f|<18，|f6/f|<1，其中，f为镜头的整体焦距，f1、f2、f3、f4、f5、f6分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的焦距。
进一步地，该镜头满足：│f3/(f4+f5+f6)│<0.2，其中，f3、f4、f5、f6分别为所述第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜的焦距。
进一步地，所述第一透镜、第二透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜均为塑料非球面透镜，所述第三透镜为玻璃透镜。
进一步地，该镜头满足：1.5<nd1<1.6，50<vd1<60，1.6<nd2<1.7，18<vd2<26，1.4<nd3<1.6，70<vd3<85，1.5<nd4<1.7，50<vd4<60，1.6<nd5<1.7，15<vd5<25，1.5<nd6<1.7，50<vd6<60，其中，nd1、nd2、nd3、nd4、nd5、nd6分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的折射率，vd1、vd2、vd3、vd4、vd5、vd6分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的色散系数。
进一步地，该镜头满足：1.6<AAG/(GT2+GT3)<2.2，其中，AAG为所述第一透镜至第六透镜各透镜之间在光轴上的空气间隙总和，GT2、GT3分别为第二透镜与第三透镜、第三透镜与第四透镜之间在光轴上的空气间隙。
进一步地，该镜头满足：TTL＜6.0mm，其中，TTL为镜头的光学总长。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明光学成像镜头采用玻塑混合设计，能够很好的校正温漂，在高低温条件下均有较好的成像质量；镜头整体体积小，使用方便；镜头的视场角大，HFOV＝115°，具有较好的成像视野；镜头的通光大，F/NO≤1.7，提高进光量，有更好的成像质量。
附图说明
图1为本发明实施例1的光路图；
图2为本发明实施例1中镜头在可见光下的MTF曲线图；
图3为本发明实施例1中镜头在可见光下的离焦曲线图；
图4为本发明实施例1中镜头在可见光下的横向色差曲线图；
图5为本发明实施例1中镜头在可见光下的纵向色差曲线图；
图6为本发明实施例1中镜头在可见光下的场曲及畸变图；
图7为本发明实施例2的光路图；
图8为本发明实施例2中镜头在可见光下的MTF曲线图；
图9为本发明实施例2中镜头在可见光下的离焦曲线图；
图10为本发明实施例2中镜头在可见光下的横向色差曲线图；
图11为本发明实施例2中镜头在可见光下的纵向色差曲线图；
图12为本发明实施例2中镜头在可见光下的场曲及畸变图；
图13为本发明实施例3的光路图；
图14为本发明实施例3中镜头在可见光下的MTF曲线图；
图15为本发明实施例3中镜头在可见光下的离焦曲线图；
图16为本发明实施例3中镜头在可见光下的横向色差曲线图；
图17为本发明实施例3中镜头在可见光下的纵向色差曲线图；
图18为本发明实施例3中镜头在可见光下的场曲及畸变图。
附图标记说明：
1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、第四透镜；5、第五透镜；6、第六透镜；7、光阑；8、保护片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
这里所说的「一透镜具有正屈光率(或负屈光率)」，是指所述透镜以高斯光学理论计算出来的近轴屈光率为正(或为负)。所说的「透镜的物侧面(或像侧面)」定义为成像光线通过透镜表面的特定范围。透镜的面形凹凸判断可依该领域中通常知识者的判断方式，即通过曲率半径(简写为R值)的正负号来判断透镜面形的凹凸。R值可常见被使用于光学设计软件中，例如Zemax或CodeV。R值亦常见于光学设计软件的透镜资料表(lens data sheet)中。以物侧面来说，当R值为正时，判定为物侧面为凸面；当R值为负时，判定物侧面为凹面。反之，以像侧面来说，当R值为正时，判定像侧面为凹面；当R值为负时，判定像侧面为凸面。
本发明公开了一种光学成像镜头，具体为一种运用于车载监控的光学成像镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜1、第二透镜2、光阑7、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6，所述第一透镜1至第六透镜6各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；
所述第一透镜1具负屈光度，且第一透镜1的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
所述第二透镜2具正屈光度，且第二透镜2的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
所述第三透镜3具正屈光度，且第三透镜3的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
所述第四透镜4具负屈光度，且第四透镜4的物侧面的近光轴处为凹面，像侧面的近光轴处为凸面；
所述第五透镜5具负屈光度，且第五透镜5的物侧面的近光轴处为凹面，像侧面的近光轴处为凸面；
所述第六透镜6具正屈光度，且第六透镜6的物侧面的近光轴处为凸面，像侧面的近光轴处为凸面；
光阑7位于第二透镜2与第三透镜3之间，第一透镜1和第二透镜2为镜头的前组，第三透镜3至第六透镜6为镜头的后组。
该镜头满足：2.5<|f1|<3.5，10<|f2|<35，1.6<|f3|<1.8，3<|f4|<6，6<|f5|<25，1<|f6|<2，其中，f1、f2、f3、f4、f5、f6分别为所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6的焦距。
该镜头满足：1.5<|f1/f|<2.5，5<|f2/f|<25，1<|f3/f|<1.5，2<|f4/f|<4，4<|f5/f|<18，|f6/f|<1，其中，f为镜头的整体焦距，f1、f2、f3、f4、f5、f6分别为所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6的焦距。
该镜头满足：1.8<ALT/(CT1+CT2)<2.2，其中，ALT为所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6在光轴上的镜片厚度总和，CT1、CT2分别为所述第一透镜1、第二透镜2在光轴上的镜片厚度。如此合理的分配控制镜片的厚度，同时控制所有镜片和前组两镜片(第一透镜1及第二透镜2)厚度的比值，能够更好的实现镜头的小型化。
该镜头满足：3<TTL/f<4.5,其中，TTL为镜头的光学总长(第一透镜1的物侧面到镜头像面在光轴上的距离)，f为镜头的整体焦距。控制TTL与焦距比值，可以有效的缩短镜头总长，实现系统的小型化。
该镜头满足：│f3/(f4+f5+f6)│<0.2，其中，f3、f4、f5、f6分别为所述第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5和第六透镜6的焦距。控制后组镜片(第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5及第六透镜6)满足以上公式，可以更好的分配后组玻璃镜片和塑料镜片的光焦度比值，有利于矫正镜头的温漂。
所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6均为塑料非球面透镜，所述第三透镜3为玻璃透镜。镜头采用玻塑混合设计，可以更好的提升成像质量，同时也能很好的校正温漂。
该镜头满足：1.5<nd1<1.6，50<vd1<60，1.6<nd2<1.7，18<vd2<26，1.4<nd3<1.6，70<vd3<85，1.5<nd4<1.7，50<vd4<60，1.6<nd5<1.7，15<vd5<25，1.5<nd6<1.7，50<vd6<60，其中，nd1、nd2、nd3、nd4、nd5、nd6分别为所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6的折射率，vd1、vd2、vd3、vd4、vd5、vd6分别为所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6的色散系数。
该镜头满足：1.6<AAG/(GT2+GT3)<2.2，其中，AAG为所述第一透镜1至第六透镜6各透镜之间在光轴上的空气间隙(间距)总和，GT2、GT3分别为第二透镜2与第三透镜3、第三透镜3与第四透镜4之间在光轴上的空气间隙。控制镜片间间距(空气间隙)满足上式，可以更好的分配各个镜片间的光焦度，同时也能较好的矫正镜头场曲，提升镜头的成像质量。
该镜头的光学总长TTL满足：TTL＜6.0mm；镜头焦距f满足：1.4mm<f<1.6mm，镜头整体结构紧凑、体积小，使得其安装使用极为便捷、实用性强。
该镜头的最大通光F/NO＝1.7。增加镜头进光量，提升成像亮度。
该镜头为大视场角设计，HFOV＝115°，具有较好的成像视野。
其中，第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6均为塑料非球面透镜。非球面透镜表面曲线的方程式表示如下：
Figure BDA0003871132600000061
其中，
z：非球面之深度(非球面上距离光轴为y的点，与相切于非球面光轴上顶点之切面，两者间的垂直距离)；
c：非球面顶点之曲率(the vertex curvature)；
K：锥面系数(Conic Constant)；
Figure BDA0003871132600000062
径向距离(radial distance)；
rn：归一化半径(normalization radius(NRADIUS))；
u：r/rn；
am：第m阶Qcon系数(is the mth Qcon coefficient)；
Qmcon：第m阶Qcon多项式(the mth Qcon polynomial)。
下面将以具体实施例对本发明的光学成像镜头进行详细说明。
实施例1
参照图1所示，本发明公开了一种光学成像镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜1、第二透镜2、光阑7、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6，所述第一透镜1至第六透镜6各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；
所述第一透镜1具负屈光度，且第一透镜1的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
所述第二透镜2具正屈光度，且第二透镜2的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
所述第三透镜3具正屈光度，且第三透镜3的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
所述第四透镜4具负屈光度，且第四透镜4的物侧面的近光轴处为凹面，像侧面的近光轴处为凸面；
所述第五透镜5具负屈光度，且第五透镜5的物侧面的近光轴处为凹面，像侧面的近光轴处为凸面；
所述第六透镜6具正屈光度，且第六透镜6的物侧面的近光轴处为凸面，像侧面的近光轴处为凸面。
本具体实施例的详细光学数据如表1-1所示。
表1-1实施例1的详细光学数据
Figure BDA0003871132600000071
Figure BDA0003871132600000081
本实施例中的一些参数的具体数值如表1-2所示。
表1-2实施例1的部分参数数据
TTL<6 5.924
1.4mm<f<1.6mm 1.541
3<TTL/f<4.5 3.841
1.8<ALT/(CT1+CT2)<2.2 2.049
1.6<AAG/(GT2+GT3)<2.2 2.110
F/NO 1.7
│f3/(f4+f5+f6)│<0.2 0.163
本实施例中的非球面数据如表1-3所示。
表1-3实施例1的非球面数据
Figure BDA0003871132600000082
Figure BDA0003871132600000091
本实施例中，镜头在可见光下的MTF曲线图请参阅图2，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达100lp/mm时，MTF值大于0.5，成像质量优良，镜头的分辨率高。
镜头在可见光下的离焦曲线图请参阅图3，从图中可以看出，该镜头在可见光下各个视场离焦曲线比较集中，离焦量小。
镜头在可见光下的横向色差曲线图请参阅图4，从图中可以看出，横向色差均小于8um，色差小，具有较高的图像色彩还原性。
镜头在可见光下的纵向色差曲线图请参阅图5，从图中可以看出，轴向色差小于±0.03mm，对色彩的还原好、色彩的色差小，蓝紫边现象不明显。
镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图6，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，色差较小，同时系统的光学畸变<|-60％|。
实施例2
如图7所示，本实施例与实施例1相比，主要在于各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
本具体实施例的详细光学数据如表2-1所示。
表2-1实施例2的详细光学数据
Figure BDA0003871132600000092
Figure BDA0003871132600000101
本实施例中的一些参数的具体数值如表2-2所示。
表2-2实施例2的部分参数数据
TTL<6 5.999
1.4mm<f<1.6mm 1.401
3<TTL/f<4.5 4.282
1.8<ALT/(CT1+CT2)<2.2 1.978
1.6<AAG/(GT2+GT3)<2.2 1.998
F/NO 1.7
│f3/(f4+f5+f6)│<0.2 0.132
本实施例中的非球面数据如表2-3所示。
表2-3实施例2的非球面数据
Figure BDA0003871132600000102
本实施例中，镜头在可见光下的MTF曲线图请参阅图8，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达100lp/mm时，MTF值大于0.4，成像质量优良，镜头的分辨率高。
镜头在可见光下的离焦曲线图请参阅图9，从图中可以看出，该镜头在可见光下各个视场离焦曲线比较集中，离焦量小。
镜头在可见光下的横向色差曲线图请参阅图10，从图中可以看出，横向色差均小于12um，色差小，具有较高的图像色彩还原性。
镜头在可见光下的纵向色差曲线图请参阅图11，从图中可以看出，轴向色差小于±0.02mm，对色彩的还原好、色彩的色差小，蓝紫边现象不明显。
镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图12，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，色差较小，同时系统的光学畸变<|-40％|。
实施例3
如图13所示，本实施例与实施例1相比，主要在于各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
本具体实施例的详细光学数据如表3-1所示。
表3-1实施例3的详细光学数据
Figure BDA0003871132600000111
Figure BDA0003871132600000121
本实施例中的一些参数的具体数值如表3-2所示。
表3-2实施例3的部分参数数据
TTL<6 5.523
1.4mm<f<1.6mm 1.54
3<TTL/f<4.5 3.586
1.8<ALT/(CT1+CT2)<2.2 2.122
1.6<AAG/(GT2+GT3)<2.2 1.700
F/NO 1.68
│f3/(f4+f5+f6)│<0.2 0.059
本实施例中的非球面数据如表3-3所示。
表3-3实施例3的非球面数据
Figure BDA0003871132600000122
本实施例中，镜头在可见光下的MTF曲线图请参阅图14，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达100lp/mm时，MTF值大于0.4，成像质量优良，镜头的分辨率高。
镜头在可见光下的离焦曲线图请参阅图15，从图中可以看出，该镜头在可见光下各个视场离焦曲线比较集中，离焦量小。
镜头在可见光下的横向色差曲线图请参阅图16，从图中可以看出，横向色差均小于6um，色差小，具有较高的图像色彩还原性。
镜头在可见光下的纵向色差曲线图请参阅图17，从图中可以看出，轴向色差小于±0.02mm，对色彩的还原好、色彩的色差小，蓝紫边现象不明显。
镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图18，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，色差较小，同时系统的光学畸变<|-60％|。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种光学成像镜头，其特征在于：包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜，所述第一透镜至第六透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；
所述第一透镜具负屈光度，且第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
所述第二透镜具正屈光度，且第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
所述第三透镜具正屈光度，且第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
所述第四透镜具负屈光度，且第四透镜的物侧面的近光轴处为凹面，像侧面的近光轴处为凸面；
所述第五透镜具负屈光度，且第五透镜的物侧面的近光轴处为凹面，像侧面的近光轴处为凸面；
所述第六透镜具正屈光度，且第六透镜的物侧面的近光轴处为凸面，像侧面的近光轴处为凸面；
该镜头满足：1.8<ALT/(CT1+CT2)<2.2，其中，ALT为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜在光轴上的镜片厚度总和，CT1、CT2分别为所述第一透镜、第二透镜在光轴上的镜片厚度。
2.如权利要求1所述的一种光学成像镜头，其特征在于：该镜头满足：3<TTL/f<4.5,其中，TTL为镜头的光学总长，f为镜头的整体焦距。
3.如权利要求1所述的一种光学成像镜头，其特征在于：该镜头满足：2.5<|f1|<3.5，10<|f2|<35，1.6<|f3|<1.8，3<|f4|<6，6<|f5|<25，1<|f6|<2，其中，f1、f2、f3、f4、f5、f6分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的焦距。
4.如权利要求1或3所述的一种光学成像镜头，其特征在于：该镜头满足：1.5<|f1/f|<2.5，5<|f2/f|<25，1<|f3/f|<1.5，2<|f4/f|<4，4<|f5/f|<18，|f6/f|<1，其中，f为镜头的整体焦距，f1、f2、f3、f4、f5、f6分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的焦距。
5.如权利要求1或3所述的一种光学成像镜头，其特征在于：该镜头满足：│f3/(f4+f5+f6)│<0.2，其中，f3、f4、f5、f6分别为所述第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜的焦距。
6.如权利要求1所述的一种光学成像镜头，其特征在于：所述第一透镜、第二透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜均为塑料非球面透镜，所述第三透镜为玻璃透镜。
7.如权利要求1所述的一种光学成像镜头，其特征在于：该镜头满足：1.5<nd1<1.6，50<vd1<60，1.6<nd2<1.7，18<vd2<26，1.4<nd3<1.6，70<vd3<85，1.5<nd4<1.7，50<vd4<60，1.6<nd5<1.7，15<vd5<25，1.5<nd6<1.7，50<vd6<60，其中，nd1、nd2、nd3、nd4、nd5、nd6分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的折射率，vd1、vd2、vd3、vd4、vd5、vd6分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的色散系数。
8.如权利要求1所述的一种光学成像镜头，其特征在于：该镜头满足：1.6<AAG/(GT2+GT3)<2.2，其中，AAG为所述第一透镜至第六透镜各透镜之间在光轴上的空气间隙总和，GT2、GT3分别为第二透镜与第三透镜、第三透镜与第四透镜之间在光轴上的空气间隙。
9.如权利要求1所述的一种光学成像镜头，其特征在于：该镜头满足：TTL＜6.0mm，其中，TTL为镜头的光学总长。
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